基于PLC的投币式洗衣机控制系统设计(全)

目录

1 绪论 (1)

1.1 课题来源 (1)

1.2 全自动洗衣机的研究现状 (1)

1.3 课题研究的目的 (2)

1.4 论文的主要内容 (2)

2 PLC的概述 (3)

2.1 PLC的产生和发展 (3)

2.2 PLC的基本结构 (3)

2.3 PLC的用途及特点 (5)

2.4 PLC的工作过程 (5)

2.5 PLC的设计内容及原则 (6)

3 基于PLC的投币式洗衣机控制系统的设计 (7)

3.1 工艺介绍及控制要求 (7)

3.1.1投币洗衣机构成 (7)

3.1.2 控制要求 (8)

3.2 控制分析 (8)

3.2.1控制系统的I/O点及地址分配 (8)

3.2.2 PLC系统选型 (9)

3.3 硬件接线图 (10)

3.3.1 主接线图 (10)

3.3.2 PLC的I/O接线图 (10)

3.4 PLC程序流程图 (11)

3.5 PLC程序梯形图 (12)

4 设计小结 (16)

参考文献 (17)

致谢 (19)

1 绪论

1.1 课题来源

从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，在洗衣机出现以前，对于许多人而言，它就是手搓、棒击、冲刷、甩打等等这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是：辛苦劳累。洗衣机问世后大大减轻了人们的负担，节省了宝贵的时间和精力。当然随着时代的发展洗衣机也在不断改进和发展：从木制手摇洗衣机到蒸汽洗衣机再到电动洗衣机，由手工洗衣到半自动洗衣再到今天的全自动化洗衣。而今方便、快捷、自助式的洗衣服务已来到我们身边，受到越来越多的广大消费者的认可和推崇。

自助式投币洗衣机，可广泛用于学校、工厂、宾馆、社区、外来人聚集地等公共场所，具有庞大的市场和旺盛的需求。现在市场上的投币式洗衣机较多的采用单片机控制，其指令系统复杂，编程难度大，而且在设计控制系统硬件时，要有多种电路保护装置，如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护及欠压保护等等，这样不仅增加了系统硬件的复杂性，而且隐含较高的故障率，还无形的增加了维修成本。而可编程序控制器（programmable logical controller ,PLC）是以微处理器为基础，把计算机技术、自动化技术和通信技术融为一体的，面向控制过程、面向用户，适合工业环境、操作方便、可靠性高的新一代通用工业自动装置。它具有编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等优点。因此，采用PLC研究这个课题显得很有意义。作为我的毕业设计，我想通过学习研究基本弄清投币式洗衣机的工作原理及过程实现。由于本人知识有限，把全文重点放在了PLC应用于投币式洗衣机控制系统的设计方面。

1.2 全自动洗衣机的研究现状

全自动洗衣机是集洗涤，漂洗，脱水于一体，并且能自动完成洗衣全过程的洗衣机.它有多种洗涤程序可供您自由选择，工作时间可任意调节，更先进的洗衣机还采用了模糊技术，即洗衣机能对传感器提供的信息进行逻辑推理，自动判别衣服质地、重量、脏污程度，从而自动选择最佳的洗涤时间、进水量、漂洗次数、脱水时间，达到了整个洗涤时间自动化，使用方便，节能节水。

全自动洗衣机从结构上主要有波轮式、搅拌式、滚筒式三种。

它们的特点如下：

a.波轮式洗衣机

洗衣特点：省时省力。

缺点：耗电、耗水、衣物易缠绕、清洁性不佳，

b.滚筒式洗衣机

洗衣特点：衣物无缠绕，最不会损耗衣物的方式。

缺点：特别耗时，洁净力不强.，适合洗涤羊毛、羊绒以及丝绸、纯毛类织物。

c.搅拌式洗衣机

洗衣特点：衣物洁净力最强，省洗衣粉。

缺点：喜欢缠绕，相比前两种方式损坏性加大，噪音最大。

国内一般选用波轮式，搅拌式少见,滚筒式比波轮式昂贵。

为了满足公共场合自助洗衣需要，全自动洗衣机又有投币式、感应式、IC卡式等；从控制系统分，有集成电路控制、单片机控制和PLC控制、模糊控制等。单片机以其控制功能强、环境适应性好、开发方便、体积小、价格适中等优点在家用电器上得到日益广泛的应用。但是它也有不少的缺点：指令系统复杂，编程难度大且控制系统的硬件要求多种电路保护装置；而基于PLC控制的全自动洗衣机具有编程简单、实现功能齐全、外围电路简单、时间计算精确以及可维护方便等一系列优点。只是它的价格比单片机昂贵的多，比较适合温度过高、震动和冲击过强等工业环境，在家用电器控制中应用并不广泛。目前市场上的全自动洗衣机也多采用单片机控制，本文选用PLC来控制是从探究、学习的角度出发的，对PLC在工业洗衣机中的应用也具有重要参考价值。

1.3 课题研究的目的

对于本次设计，其目的在于：

（1）掌握S7-200 PLC的原理、性能、使用特点和方法，提高运用PLC梯形图对系统进行编程的能力。

（2）本课题的研究可以使本人更好地掌握基于PLC控制系统的分析与设计方法，培养创新意识和理论联系实际的学风，提高自动化家电产品研发素质，增强针对实际应用进行控制系统设计的能力。

1.4 论文的主要内容

（1）概要阐述课题来源、研究现状及研究意义；

（2）简要论述PLC的产生和发展，介绍PLC的工作原理及控制系统的设计方法、原则；

（3）对基于PLC投币式洗衣机的控制系统进行设计，主要包括控制要求、PLC选型、硬件接线、控制程序设计（流程图和程序框图）。

2 PLC的概述

2.1 PLC的产生和发展

1969年美国数字设备公司（DEC），研制出了世界上第一台可编程控制（Programmable Logic Controller, 简称PLC），在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，并取得了满意效果，可编程控制器由此诞生。

早期的可编程控制器主要由分立元件和中小规模集成电路组成，只具有逻辑运算功能。20世纪70年代中期，微处理器及其他大规模集成电路芯片成为其核心部件，是其具有自我诊断功能，可靠性、性价比有很大突破。到20世纪80年代，可编程控制器采用微处理器（CPU）、只读存储器、随机存储器或是单片机作为其核心，处理速度大大提高，功能更强体积又小。90年代末，PLC几乎完全计算机化，各种智能模块不断开发出来，使其不断扩展着它在各类工业控制过程中的作用。

PLC一直在飞速发展中，因此一直没有比较明确的定义。1987年，国际电工委员会（IEC）对PLC做出的定义如下：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种机械和生产过程。而有关的外围设备，都应按照易于与工业系统联成一体，易于扩充其功能的原则设计。”定义强调了PLC直接应用于工业环境；是“数字运算操作的电子系统”，即计算机；是用软件方式来实现“可编程”的。

2.2 PLC的基本结构

PLC实质上是一种工业控制用的专用计算机。从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。这里介绍一般PLC的结构：

1. 通用型PLC的硬件结构

通用型PLC的硬件基本结构主要由中央处理单元CPU、存储器、输入/输出（I/O）模块及电源组成。

（1）中央处理单元CPU

PLC的CPU与通用微机的CPU一样，是PLC的核心部分，它按PLC中系统程序赋予的功能，接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；用扫描方式查询现场输入装置的各种信号状态或数据，并存入输入过程状态寄存器或数据寄存器中；诊断电源及PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误等；在PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用